一种废水的吸附回用处理方法.pdf

本发明公开了一种废水的吸附回用处理方法，适用于难降解有机物(硝基化合物和卤代有机物等)污染水体的处理。其步骤为：①将块状竹碳破碎为粉末(10-100目)，水洗去除杂质成分；②将预处理后的竹碳粉末与浓硝酸(10％-70％)或浓氢氧化钠(10％-40％)浸泡，并水洗至中性；③使用改性处理后的竹碳对达标排放的废水进行吸附处理，出水回用；④使用Fenton试剂(H2O2和Fe2+的混合水溶液，H2O2水溶液浓度为0.1％-5％，与Fe2+摩尔浓度比为10∶1-50∶1，pH为2-6)或ClO2水溶液(0.5％-5％)对吸附饱和的竹碳进行氧化处理，恢复竹碳的吸附性能。本发明方法具有能耗低、环境友好、处理效果好和操作方便等特点。

1、  一种废水的吸附回用处理方法，其步骤包括：
(1)改性处理：将洁净的竹碳粉末放入质量百分比浓度为10％-70％的硝酸溶液或质量百分比浓度为10％-40％的氢氧化钠溶液中浸泡，完毕后水洗至中性；
(2)吸附处理：使用改性处理后的竹碳对达标排放的废水进行吸附处理，处理后出水用于生产或生活过程；
(3)再生处理：当竹碳吸附饱和时，将竹碳与芬顿试剂或ClO₂水溶液混合，使吸附在竹碳表面的有机污染物氧化分解。

2、  根据权利要求1所述的废水的吸附回用处理方法，其特征在于：改性处理中，浸泡时间为10-48小时。

3、  根据权利要求1或2所述的废水的吸附回用处理方法，其特征在于：吸附处理的方式是将改性处理后的竹碳与达标排放的废水混合，或使达标排放的废水通过改性竹碳填充柱。

4、  根据权利要求1或2所述的废水的吸附回用处理方法，其特征在于：将块状的竹碳破碎为10-100目的粉状。

5、  根据权利要求1或2所述的废水的吸附回用处理方法，其特征在于：Fenton试剂中，H₂O₂水溶液的质量百分比浓度为0.1％-5％，与Fe²⁺摩尔浓度比为10∶1-50∶1，pH为2-6。

6、  根据权利要求1或2所述的废水的吸附回用处理方法，其特征在于：ClO₂水溶液的质量百分比浓度为0.5％-5％。

一种废水的吸附回用处理方法
技术领域
本发明属于废水回用处理技术领域，具体涉及一种基于竹碳吸附和化学氧化原位再生的处理方法，适用于工业废水和生活污水达标排放出水的回用处理。
技术背景
我国水污染问题非常突出，当前的水资源日益紧张。水体污染对水生物和农作物的生态安全以及人类健康均造成很大的影响。工业废水和生活污水是造成水体污染的重要贡献源，经过二级处理达标排放的废水中仍然含有一定浓度的微污染物质，因而对工业废水和生活污水达标排放的出水进行深度处理，是处理后回用于生产或生活是非常重要的。
目前针对二级生化出水的回用处理技术主要包括活性碳吸附、膜分离、高级氧化和生化处理等。其中活性碳吸附处理效果好、出水水质稳定而且自动化程度高，因而得到广泛应用。但是活性碳吸附的投资成本较高且再生困难，因而使用收到限制。为此，近年来新型廉价的吸附材料开发和饱和吸附剂再生处理方面引起了广泛关注。
竹碳是近年来兴起的一种新型绿色环保吸附材料，在环境保护、食品和医学等多个领域得到大规模的应用。活性碳具有丰富的微孔结构，因而吸附能力非常强，由此也导致再生处理非常困难，而且目前大部分活性碳都来源于煤的碳化和活化生产，属不可再生资源。与活性碳相比，竹碳具有较多的大孔和介孔结构，吸附能力有所降低，但再生处理要容易的多，同时可以通过改性处理改变其微孔和表面官能团结构，提高竹碳对污染物的吸附能力。我国是世界上竹类资源最丰富的国家，素有“竹子王国”之称，这些都为竹碳的进一步开发和应用提供了可能，因而竹碳吸附材料在污水吸附净化处理中必将具有很好的应用前景。
目前针对活性碳的再生方法主要包括药剂洗脱再生、热再生、化学氧化再生和辐射再生等方法。①药剂再生通过无机或有机药剂浸泡或淋洗饱和吸附的活性碳，利用污染物在药剂中溶解度的增加从而达到污染物解吸和活性碳再生的目的。但是药剂洗脱再生效果不彻底，微孔易堵塞，会降低活性碳的吸附性能。②热再生根据有机物在加热过程中脱附的温度不同使污染物去除。对于吸附沸点较低的低分子碳氢化合物和芳香族有机物的饱和炭，一般用100～200℃蒸汽吹脱使活性炭原位再生；而高温加热再生法通常经过850℃高温加热，使吸附在活性炭上的有机物经碳化、活化后达到再生目的，高温再生对活性碳的吸附恢复率高且再生效果稳定。但是高温再生设备投入大，运行成本高，很难在分散型的工业污水处理厂使用。③化学氧化再生通过投加化学氧化剂对吸附在活性碳上的有机物进行氧化降解，包括Fenton、ClO₂、O₃和湿法氧化等。化学氧化再生投资成本低、实施简单，通过参数调控可以达到很好的再生效果，且对再生后活性碳的吸附效率影响不大。④电磁辐射再生主要包括微波、超声和γ辐射再生，通过活性碳和污染物在电磁波下的特殊作用，使污染物得到降解或解吸，实现吸附剂的再生。但是在活性碳的原位再生处理上，电磁辐射的实际实施比较困难，很难得到具有稳定大功率输出的超声和微波发生器。
目前竹碳对水体中污染物的吸附研究非常滞后，对饱和吸附竹碳的再生处理研究尚未见报道，这些都严重阻碍了竹碳在水体净化处理中的应用。因而研究竹碳对二级生化出水的吸附处理，并研究饱和吸附竹碳的高效再生处理方法是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有活性碳吸附的不足，提供一种废水的吸附回用处理方法，该方法可以去除达标排放出水中的微污染物，具有安全可靠、操作简便、环境友好和成本低廉等优点。
本发明提供的废水的吸附回用处理方法，其步骤包括：
(1)改性处理：将洁净的竹碳粉末放入质量百分比浓度为10％-70％的硝酸溶液或质量百分比浓度为10％-40％的氢氧化钠溶液中浸泡，完毕后水洗至中性；
(2)吸附处理：使用改性处理后的竹碳对达标排放的废水进行吸附处理，处理后出水用于生产或生活过程；
(3)再生处理：当竹碳对吸附饱和时，进行再生处理：与芬顿Fenton试剂(即H₂O₂和Fe²⁺的混合水溶液)或ClO₂水溶液混合，使吸附在竹碳表面的有机污染物氧化分解，恢复竹碳的吸附性能，再用于吸附处理。
上述技术方案可以采用下述一种或几种方式进行改进：
改性处理中，浸泡的优选时间为10-48小时。
通过下述优选的方式对竹碳进行预处理，得到洁净的竹碳粉末：将块状的竹碳破碎为10-100目的粉状，使用水清洗去除粉末中的杂质。
吸附处理可以采用将改性处理后的竹碳与达标排放的废水混合，或使达标排放的废水通过改性竹碳填充柱两种方式进行，使废水中的微污染物被竹碳吸附去除。
Fenton试剂中H₂O₂水溶液的质量百分比浓度为0.1％-5％，与Fe²⁺摩尔浓度比为10∶1-50∶1，pH为2-6。ClO₂水溶液的质量百分比浓度浓度0.5％-5％
本发明方法使用竹碳作为吸附材料，使达标排放废水中的微污染物吸附到竹碳上，使用Fenton试剂或ClO₂对吸附饱和的竹碳进行氧化处理，实现竹碳吸附性能的再生。本发明尤其适用于难降解有机物(硝基化合物和卤代有机物等)污染水体的处理。同传统的活性碳吸附和热再生相比，本方法再生方便灵活，可以避免饱和吸附活性碳的抛弃或搬运。本发明具有安全可靠、操作简便、环境友好和成本低廉等优点，具有应用推广的价值。
附图说明
图1为本发明方法的示意图。
图2为本发明方法对氯霉素的处理效果图。
具体实施方式
本发明方法的原理示意图如图1所示，根据污染物性质对竹碳改性处理后，通过吸附去除达标排放废水中的微量污染物，废水回用于生产或生活过程，竹碳吸附饱和后使用Fenton试剂(即H₂O₂和Fe²⁺的混合水溶液)或ClO₂氧化处理，使吸附性能得到恢复。
下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
实例1：氯霉素是废水中常见的一种有毒微污染有机物，水体中的氯霉素存在较大危害。配置不同浓度的氯霉素水溶液，使用竹碳和10wt％氢氧化钠改性竹碳进行吸附处理，并与活性碳吸附进行比较，结果如图2所示。氢氧化钠改性可以大大提高竹碳对氯霉素的吸附效果。通过Fenton试剂(2％过氧化氢和0.5％硫酸亚铁pH3溶液)氧化处理2小时后，竹碳的吸附容量可以恢复到初始容量的90％。